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Author: chyyuu

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 操作系统设备驱动程序
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+由于有了裸机设备驱动程序的实现，对于操作系统设备程序，可以直接访问裸机设备驱动程序的各种功能。这样操作系统设备驱动程序的复杂性和代码量大大降低，整个代码量不到100行。不过还需解决如下一些关键问题：
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+- 发现具体计算机（如 ``virt machine`` ）中的设备（即与设备交互的设备控制寄存器的MMIO内存地址）；
+- 与其它操作系统内核模块（如文件系统、同步互斥、进程管理等）的对接；
+- 封装裸机设备驱动程序，提供操作系统层面的I/O设备访问能力（初始化、读写、控制等操作）。
+
+另外，操作系统还需满足裸机设备驱动程序对操作系统的需求，并能对各种外设进行统一的管理，这主要集中在硬件平台级的支持。主要的服务能力包括:
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+- 在硬件平台层面发现具体计算机（如 ``virt machine`` ）中的各种外设的能力；
+- 在硬件平台层面的外设中断总控能力，即在外设中断产生后，能分析出具体是哪个外设产生的中断，并进行相应的处理；
+- 给裸机设备驱动程序提供操作系统级别的服务能力，以 ``virtio-drivers`` 为例，OS需要提供 ``HAL`` Trait的具体实现，即驱动进行I/O操作所需的内存动态分配。
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+以面向 ``virtio-blk`` 外设的操作系统驱动为例，我们可以看看上述过程的具体实现。在硬件平台的总体支持方面，为简化操作，通过对Qemu的分析，在操作系统中直接给出  ``virt machine`` 中各个外设的控制寄存器地址（代码位置: ``os/src/boards/qemu.rs`` ）。为了完成外设中断总控，操作系统提供了 ``PLIC`` 驱动，支持对 ``virt machine`` 中各种外设的中断响应（代码位置: ``os/src/drivers/plic.rs`` ）。
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+在具体设备驱动实现上，首先是发现设备，操作系统建立了表示virtio_blk设备驱动的全局变量 ``BLOCK_DEVICE`` （代码位置: ``os/src/drivers/block/mod.rs`` ）。为简化发现设备的过程，操作系统直接指定了virtio_blk设备在 ``virt machine`` 中的设备控制寄存器地址 ``VIRTIO0``。
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+然后是驱动程序初始化、读写块和中断处理的实现（代码位置: ``os/src/drivers/block/virtio_blk.rs`` ）。在操作系统的第一次访问 ``BLOCK_DEVICE`` 时，会执行 ``VirtIOBlock::new()`` 方法，通过调用virtio_blk裸机设备驱动库中的功能，完成了块设备驱动的初始化工作，并初始化条件变量，用于后续块读写过程中与进程的交互（即让等待I/O访问结果的进程先挂起）。
+
+块设备驱动的服务对象是文件系统，它们之间需要有一个交互的接口，这就是在 ``easy-fs`` 文件系统模块定义的 ``BlockDevice`` trait：
+
+.. code-block:: Rust
+   :linenos:
+
+   pub trait BlockDevice: Send + Sync + Any {
+      fn read_block(&self, block_id: usize, buf: &mut [u8]);
+      fn write_block(&self, block_id: usize, buf: &[u8]);
+      fn handle_irq(&self);
+   }
+
+操作系统块设备驱动程序通过调用裸机块设备驱动程序库，可以很简洁地实现上述功能。在具体实现上，在调用了裸机块设备驱动程序库的读写块方法后，通过条件变量让等待I/O访问结果的进程先挂起）。在中断处理的方法中，在得到I/O读写块完成的中断信息后，通过条件变量唤醒等待的挂起进程。
+
+至此，就分析完毕操作系统设备驱动程序的所有功能了。接下来，我们就可以深入分析到I/O设备管理的级别概念、抽象描述和侏罗猎龙操作系统的具体实现。
 
 .. [#juravenator] 侏罗猎龙是一种小型恐龙，生活在1亿5千万年前的侏罗纪，它有独特的鳞片状的皮肤感觉器官，具有类似鳄鱼的触觉、冷热以及pH等综合感知能力，可能对狩猎有很大帮助。